Оксид скандия

05.08.2021

Оксид скандия — бинарное неорганическое соединение металла скандия и кислорода с формулой Sc2O3, бесцветные (белые) кристаллы, нерастворимые в воде.

Получение

  • Горение металлического скандия на воздухе:
4 S c + 3 O 2   → 200 − 250 o C   2 S c 2 O 3 {displaystyle {mathsf {4Sc+3O_{2} {xrightarrow {200-250^{o}C}} 2Sc_{2}O_{3}}}}
  • Разложение гидроксида, нитрата, сульфата, карбоната или оксалата скандия:
2 S c ( O H ) 3   → > 460 o C   S c 2 O 3 + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {2Sc(OH)_{3} {xrightarrow {>460^{o}C}} Sc_{2}O_{3}+3H_{2}O}}} 4 S c ( N O 3 ) 3   → > 300 o C   2 S c 2 O 3 + 12 N O 2 + 3 O 2 {displaystyle {mathsf {4Sc(NO_{3})_{3} {xrightarrow {>300^{o}C}} 2Sc_{2}O_{3}+12NO_{2}+3O_{2}}}} S c 2 ( S O 4 ) 3   → > 600 o C   S c 2 O 3 + S O 3 + 2 S O 2 + O 2 {displaystyle {mathsf {Sc_{2}(SO_{4})_{3} {xrightarrow {>600^{o}C}} Sc_{2}O_{3}+SO_{3}+2SO_{2}+O_{2}}}} S c 2 ( C O 3 ) 3   → > 1000 o C   S c 2 O 3 + 3 C O 2 {displaystyle {mathsf {Sc_{2}(CO_{3})_{3} {xrightarrow {>1000^{o}C}} Sc_{2}O_{3}+3CO_{2}}}} S c 2 ( C 2 O 4 ) 3   → > 400 o C   S c 2 O 3 + 3 C O 2 + 3 C O {displaystyle {mathsf {Sc_{2}(C_{2}O_{4})_{3} {xrightarrow {>400^{o}C}} Sc_{2}O_{3}+3CO_{2}+3CO}}}

Физические свойства

Оксид скандия образует бесцветные (белые) кристаллы кубической сингонии, пространственная группа I a3, параметры ячейки a = 0,9844 нм, Z = 16.

При 1000°С и давлении 13 ГПа переходит в фазу с моноклинной сингонией, параметры ячейки a = 1,3171 нм, b = 0,3194 нм, c = 0,7976 нм, β = 100,67°, Z = 6, d = 4,16.

После прокаливания пассивируется и не реагирует с водой и щелочами.

Химические свойства

  • Реагирует с жидкой водой (под давлением):
S c 2 O 3 + H 2 O   → 250 − 300 o C   2 S c O ( O H ) {displaystyle {mathsf {Sc_{2}O_{3}+H_{2}O {xrightarrow {250-300^{o}C}} 2ScO(OH)}}}
  • Реагирует с концентрированными кислотами:
S c 2 O 3 + 6 H C l   → 100 o C   2 S c C l 3 + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {Sc_{2}O_{3}+6HCl {xrightarrow {100^{o}C}} 2ScCl_{3}+3H_{2}O}}}
  • При сплавлении с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов образует скандиаты:
S c 2 O 3 + N a 2 O   → 1000 o C   2 N a S c O 2 {displaystyle {mathsf {Sc_{2}O_{3}+Na_{2}O {xrightarrow {1000^{o}C}} 2NaScO_{2}}}}
  • Из воздуха поглощает углекислый газ с образованием основного карбоната:
S c 2 O 3 + 2 C O 2 + H 2 O   →   2 S c C O 3 ( O H ) {displaystyle {mathsf {Sc_{2}O_{3}+2CO_{2}+H_{2}O {xrightarrow {}} 2ScCO_{3}(OH)}}}
  • При нагревании реагирует с газообразным сероводородом, образуя сульфид скандия:
S c 2 O 3 + 3 H 2 S   → 1000 − 1150 o C   S c 2 S 3 + H 2 O {displaystyle {mathsf {Sc_{2}O_{3}+3H_{2}S {xrightarrow {1000-1150^{o}C}} Sc_{2}S_{3}+H_{2}O}}}
  • В присутствии восстановителей реагирует с хлором:
S c 2 O 3 + 3 C l 2 + 3 C   → 800 − 900 o C   2 S c C l 3 + 3 C O {displaystyle {mathsf {Sc_{2}O_{3}+3Cl_{2}+3C {xrightarrow {800-900^{o}C}} 2ScCl_{3}+3CO}}}

Применение

  • Высокотемпературная керамика.